ESD 다이오드 레이아웃 권장 사항

구멍을 통해 DB25 I / O 커넥터가 있습니다. 핀은 ESD, 특히 IEC 61000-4-2로부터 보호하고자하는 SMT MCU에 연결됩니다. 핀을 보호하기 위해 SMT 제너 다이오드를 사용하고 싶습니다.

다양한 레이아웃을 고려하고 있습니다. 최적의 레이아웃에는 DB25와 MCU 사이에 다이오드가 있다고 생각합니다. 이러한 방식으로 ESD 이벤트가 MCU에 도달하기 전에 접지로 분류 될 수 있습니다.

MCU <-> 다이오드 <-> DB25

그러나 라우팅을 단순화하고 필요한 비아 수를 줄이기 위해 DB25의 스루 홀을 활용하고 싶습니다. 그러나 그렇게하면 다이오드는 DB25의 "다른 쪽"에있게됩니다.

MCU <-> DB25 <-> 다이오드

이것은 나쁜 생각입니까? 다이오드가 완전히 작동하기 전에 충분히 빠른 ESD 스트라이크가 "분할"되어 MCU에 도달 할 수 있는지에 대해 약간 걱정하고 있습니다.

이 경우 MCU <-> DB25 추적이 하위 계층에서 실행되고 DB25 <-> 다이오드 추적이 최상위 계층에서 실행 된 경우 완화됩니까? MCU와 DB25 사이에 추가 된 비아가 ESD 전류가 다이오드를 통과하도록 유도합니까?

ESD는 다루기가 어렵고 솔루션은 과학보다 더 마술이다. 즉, 원하는 것은 임피던스가 접지하는 칩의 임피던스보다 작게하는 것입니다. 이를 수행하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 가장 실용적인 해결책은 이러한 여러 가지 사항을 한 번에 포함 할 것입니다.

1. 트레이스의 배치 및 라우팅은 좋은 시작입니다. 언급했듯이 MCU <-> 다이오드 <-> DB25가 가장 적합하지만 MCU <-> DB25 <-> 다이오드가 작동 할 수도 있습니다. 제대로 작동하려면 다이오드의 흔적이 두껍고 짧아야합니다. MCU의 트레이스는 길고 가늘어 야합니다. 그러나 IMHO는 이것을하는 것만으로는 상업용 제품으로는 충분하지 않습니다.

2. DB25 / 다이오드와 MCU 사이에 일종의 저항 또는 페라이트 비드를 넣으십시오. 고주파에서 임피던스를 더 예측할 수 있기 때문에 저항을 선호하지만 비드도 작동 할 수 있습니다. 실행중인 신호의 특성에 따라 약 10 ~ 50ohm의 저항이 좋습니다. 이 저항 / 비드는 MCU에 대한 임피던스를 증가시켜 ESD를 다른 방식으로 접지로 안내합니다.

3. 커패시터를 다이오드와 병렬로 연결하십시오. 3nF 값은 ESD 보호에 이상적입니다. 그러나 신호에 따라 더 작거나 큰 것을 사용해야 할 수도 있고 전혀 사용하지 않을 수도 있습니다. 가장 큰 문제는 EMI 문제를 줄입니다. 캡의 기본 기능은 ESD 충격을 빠르게 흡수하고 더 느리고 더 작은 전압으로 다시 방출하는 것입니다. 캡이 충분히 크면 다이오드가 필요하지 않습니다. 이 캡은 또한 위 # 2의 RC 필터를 형성하며 EMI가 박스에 들어오고 나가는 것을 방지합니다.

4. DB25의 쉴드를 섀시 접지에 연결하고 섀시의 차폐 상태를 확인하십시오.

최근 상자에서 8 피트 이내에 ESD zap이 발생할 때마다 충돌하는 USB 장치에 문제가있었습니다. 결국 USB 셸을 섀시에 연결하고 USB 데이터 라인에 33ohm 저항을 추가하고 캡과 다이오드를 추가해야했습니다. 내가 여전히 실패를 경험 한 모든 것을 할 때까지. 내가 그 중 하나를 중단하면 실패 할 것입니다. 이제 섀시에 1 인치 길이의 스파크가 발생하더라도 견고하게 작동합니다.

우선 일반적인 제너 다이오드 대신 특수 ESD 억제 다이오드를 사용합니다. 그들은 더 빠르며 더 높은 전압을 더 잘 견뎌냅니다.

상대 배치에 대한 귀하의 우려는 정당합니다. 전류는 실제로 분리되어 보호 다이오드와 컨트롤러 모두에 도달 할 수 있습니다. 따라서 항상 커넥터와 컨트롤러 사이에 다이오드를 배치하고 동일한 문제가 발생할 수 있으므로 스텁 트레이스에 배치하지 마십시오. ESD 다이오드를 트레이스 자체에 놓습니다.

접지면과의 거리와 저항은 가능한 짧아야합니다. 접지 면적이 클수록 용량이 커지고 나머지 전압이 낮아집니다.
지구상에서 너무 많이 계산하지 마십시오. 너무 멀리 있습니다. 방전은 CMOS에 도달하기 전에 모든 CMOS를 방해 할 수 있습니다.

가능하면 일종의 "번개 막대"를 만들려고 시도하는 경우, 이것은 맨 끝 흔적에서 0.1mm로 끝나는 맨 끝 흔적이 될 수 있으므로 ESD 방전이 간격을 넘어 스파크 될 수 있습니다.
한 프로젝트의 경우 인클로저에 작은 슬릿이 있었으며 PCB는 인클로저 외부에서 2.5mm 거리에 사용자 (버튼)가 닿는 곳에 노출되었습니다. 그래서 ESD 방전이 슬릿을 통과 할까 봐 두려웠다. 근처의 모든 구리를 제거하고 한쪽 끝은지면에 연결하고 다른 쪽 끝은 슬릿 아래에 0603 저항을 배치했습니다. 아이디어는 방전을 피할 수 없다면 적어도 어디로 통과하는지 알 수 있으므로 저항은 피뢰침으로 작동해야한다는 것입니다. 0 대신 저항$\Omega$점퍼는 방전 전류를 줄이며, 그렇지 않으면 근처의 흔적에 연결되어 과도한 전압을 유발합니다. ESD 테스트 결과는 훌륭했습니다.